母鼠长期高脂饮食及运动干预...雄性子代能量代谢的影响研究_朱小烽.pdf

母鼠长期高脂饮食及运动干预对雄性子代能量代谢的影响研究Study on the Effect of Long-Term High-Fat Diet and Exercise Intervention on Energy Metabolism of Male Offspring朱小烽1*，马云2，叶群3ZHU Xiaofeng1*，MA Yun2，YE Qun3摘要：目的：构建孕前和孕期高脂饮食与运动干预模型，观察母体长期运动对雄性子代中老年期代谢的遗传保护效应。方法：将3周龄C57BL/6雌性小鼠随机分成3组，普食安静组（standard diet group，SC）、高脂安静组（high-fat diet group，HFD）和高脂运动组（high-fat dietexercise group，HFD-Ex），孕前和孕期游泳运动干预16周后自然分娩；保留雄性子代小鼠，普食喂养至52周龄；子代在第8、12、24、36和52周进行葡萄糖耐量测试（glucose tolerance test，GTT）和胰岛素耐量测试（insulin tolerance test，ITT），第52周龄时进行能量代谢测试和体成分分析；后处死，提取血清组织，利用悬液芯片对IL-6、insulin、leptin和胃肠激素肽YY等因子进行测定。结果：与普食安静组相比，高脂安静组子代在52周龄时GTT与ITT显著下降、体脂含量显著上升（P0.05）；与高脂安静组相比，高脂运动组子代在夜间运动量、能量消耗等指标上有显著改善（P0.05），高脂运动组子代血清代谢因子IL-6、insulin和神经肽YY显著改善（P0.05），leptin指标组间差异无统计学意义（P0.05）。结论：1）母鼠孕前和孕期高脂饮食导致雄性子代中老年期不良代谢风险增加；2）母鼠孕前和孕期游泳运动可以有效改善雄性子代中老年期能量代谢水平，进而部分抵消生命早期高脂暴露带来的永久性代谢风险。关键词：能量代谢；孕期；体力活动；高脂饮食；子代Abstract:Objective:Building a model of high-fat diet and exercise intervention before and during pregnancy to observe the genetic protective effect of long-term maternal exercise on the metabolism of offspring.Methods:Three-week-old C57BL/6 female mice were randomly divided into 3 groups,the standard diet group(SC group),the high-fat diet group(HFD group)and the high-fat diet exercise group(HFD-Ex group).Swimming intervention was performed before and during pregnancy,and the offspring was delivered naturally after 16 weeks.Male offspring mice were kept and fed to 52 weeks of age.The progeny underwent glucose tolerance test(GTT)and insulin tolerance test(ITT)tests at weeks of 8,12,24,36,and 52,and energy metabolism tests and body composition analysis at 52 weeks of age.After being sacrificed,serum tissues were extracted,and factors such as IL-6,insulin,leptin,and neuropeptide YY(PYY)were measured using a suspension chip.Results:Compared with the SC group,at 52 weeks old,the progeny of the HFD group significantly declined GTT and ITT,and the body fat content increased significantly(P0.05).Compared with the HFD group,the progeny of the HFD-Ex group had significant improvements in the activity and energy expenditure in dark(P0.05).Compared with the HFD group,the serum metabolic factors IL-6,insulin,and PYY of the progeny in the HFD-Ex group were significantly improved(P0.05),and there was no significant difference in the leptin index between the groups(P0.05).Conclusions:1)The high-fat diet of pre-pregnancy and pregnancy in female mice leads to an increase in the risk of adverse metabolism in male offspring in middle and old age;2)the swimming movements of pre-pregnancy and pregnancies in female mice can effectively improve the energy metabolism level of male offspring in middle and old age,and thus partially offset the permanent metabolic risk brought by high fat exposure in early life.中国体育科技2023 年（第59卷）第2期CHINA SPORT SCIENCE AND TECHNOLOGYVol.59,No.2,50-56,2023文章编号：1002-9826（2023）02-0050-07DOI：10.16470/j.csst.2021115基金项目：教育部人文社会科学研究青年基金项目（20YJCZH253）；第三期嘉兴学院人文社科青年学术骨干和应用对策研究专项（2020TD02）；嘉兴学院儿童发展研究院科研培育项目（20PY3-1）*通信作者简介：朱小烽（1982-），男，副教授，博士，主要研究方向为妇幼体力活动与健康促进，E-mail：。作者单位：1.嘉兴学院，浙江 嘉兴 314001；2.国家体育总局运动医学研究所，北京 100061；3.衢州学院，浙江 衢州 3240001.Jiaxing University,Jiaxing 314001,China;2.National Research Institute of Sport Medicine,Beijing 100061,China;3.Quzhou University,Quzhou 324000,China.50朱小烽，等：母鼠长期高脂饮食及运动干预对雄性子代能量代谢的影响研究Keywords:energy metabolism;pregnancy;physical activity;high-fat diet;offspring中图分类号中图分类号：G804.2 文献标识码文献标识码：A体育锻炼是健康生活方式的重要组成部分。研究证实，母体长期运动对自身与子代的健康会产生积极意义（Leite et al.，2017），可以降低子痫前期（Awad et al.，2019）、妊娠期糖尿病（gestational diabetes mellitus，GDM）的发病率（Callaway et al.，2010；Colberg et al.，2013），同时也能帮助母体很好地控制体质量（Foxcroft et al.，2011；Wang et al.，2015）。有研究发现，孕前和孕期的运动干预对母鼠孕期的能量代谢具有一定影响（Zhu et al.，2019）。臼齿动物模型研究发现，母鼠经过运动干预后，能有效改善子代葡萄糖代谢（Vega et al.，2015）。也有研究发现，母体运动影响子代的体力活动行为，但这些行为表现出一定的性别差异（Eclarinal et al.，2016）。上述研究普遍揭露的现象是母体行为和饮食等对雄性子代的健康影响更具有易感性（Galarza et al.，2019；Stanford et al.，2015；Vega et al.，2015）。瘦素是体内重要的能量感受器（Shiuchi et al.，2019），可以将整个身体的能量储存状况反映到中枢神经系统，调控人体下丘脑的摄食中枢，进而影响生物的摄食行为（Melo et al.，2014）。多肽YY（peptide YY，PYY）能够通过调节下丘脑中枢影响食欲的神经通路来减少食物摄入，引起饱胀感，从而降低体质量（Wasinski et al.，2015）。近年来，研究更多地关注母体运动对子代长远健康的促进作用，包括心血管疾病和肥胖的预防（Wasinski et al.，2015）、胰岛素敏感性的增强（Raipuria et al.，2015）、认知能力和记忆功能的改善（Jukic et al.，2013）、体力活动的影响等（Eclarinal et al.，2016），但这些研究只关注某一个阶段或子代早期阶段，对子代生命周期的整体关注或对长远代谢调控的影响尚不清楚。因此，本研究通过建立母鼠孕前与孕期高脂及运动暴露模型，观察其雄性子鼠在1年后能量代谢及外周血代谢因子的表达情况，探讨母体运动对子代的代谢影响和可能机制。1 研究对象与方法1.1实验动物与分组3周龄C57BL/6雌性小鼠130只，同周龄雄性小鼠70只，购于上海斯莱克动物中心 许可证号：SYXK（沪）2015-0009。动物饲养于SPF级实验动物房，室内温度为20 26，日温差4，湿度维持在 50%55%RH，光照每天12 h（8：0020：00）。普食适应1周后，随机分成3组：普食安静组（standard diet group，SC）、高脂安静组（high-fat diet group，HFD）和高脂运动组（high-fat dietexercise group，HFD-Ex），普食和高脂脂肪供能比例分别是 12%（江苏协同，中国）和 45%（D12451，美国）。在干预 13 周后进行雌雄小鼠合笼，合笼方式参照Zhu等（2019）的研究。母鼠分娩后及子代哺乳结束后都选择普通饲料，为控制乳汁摄取量等营养因素对子代的影响，分娩后子代每窝调整为7只幼鼠，随机剔除多余子鼠（Raipuria et al.，2015），期间摄食和饮水不限，每周记录母鼠及子鼠体质量1次，直至子代52周龄。1.2运动干预母鼠采用游泳的形式进行运动干预，干预方案根据Wasinski 等（2015）的孕鼠游泳运动干预方案进行改良。运动干预周期共16周（4个月），孕前13周，孕期3周，哺乳期不进行运动，每周训练5天，水温保持在（301）。具体运动方案：第 1 周 10 min，第 2 周 20 m